結(jié)構(gòu)試驗(yàn)設(shè)計(jì)原理

1、結(jié)構(gòu)測(cè)試技術(shù)結(jié)構(gòu)測(cè)試技術(shù)結(jié)構(gòu)試驗(yàn)的設(shè)計(jì)原理本章主要內(nèi)容 結(jié)構(gòu)試驗(yàn)的四個(gè)階段； 結(jié)構(gòu)試驗(yàn)設(shè)計(jì)的基本原則； 測(cè)試技術(shù)基本原理。結(jié)構(gòu)試驗(yàn)的四個(gè)階段試驗(yàn)規(guī)劃與設(shè)計(jì)試驗(yàn)規(guī)劃與設(shè)計(jì) 編制試驗(yàn)大綱，試驗(yàn)大綱的內(nèi)容主要包括： 試驗(yàn)任務(wù)分析； 試件設(shè)計(jì)； 試驗(yàn)裝置與加載方案設(shè)計(jì)； 觀測(cè)方案設(shè)計(jì) ； 試驗(yàn)終止條件； 安全措施。結(jié)構(gòu)試驗(yàn)一般可分為：結(jié)構(gòu)試驗(yàn)一般可分為： 試驗(yàn)規(guī)劃與設(shè)計(jì)；試驗(yàn)規(guī)劃與設(shè)計(jì)； 試驗(yàn)技術(shù)準(zhǔn)備；試驗(yàn)技術(shù)準(zhǔn)備； 試驗(yàn)實(shí)施過(guò)程；試驗(yàn)實(shí)施過(guò)程； 試驗(yàn)數(shù)據(jù)分析與總結(jié)。試驗(yàn)數(shù)據(jù)分析與總結(jié)。結(jié)構(gòu)試驗(yàn)的四個(gè)階段試驗(yàn)技術(shù)準(zhǔn)備試驗(yàn)技術(shù)準(zhǔn)備 一個(gè)試驗(yàn)?zāi)芊襁_(dá)到試驗(yàn)?zāi)康?，很大程度上取決于試驗(yàn)技術(shù)準(zhǔn)備，這一階段的工作包

2、括： 預(yù)埋傳感元件； 試件制作； 安裝試驗(yàn)裝置及試件； 安裝測(cè)量元件 ； 調(diào)試標(biāo)定儀器設(shè)備； 相關(guān)材料性能測(cè)試。結(jié)構(gòu)試驗(yàn)的四個(gè)階段試驗(yàn)實(shí)施過(guò)程試驗(yàn)實(shí)施過(guò)程 操作儀器設(shè)備，對(duì)試件的反應(yīng)進(jìn)行觀測(cè)，這一階段的工作包括： 記錄試件初始狀態(tài)； 采集并記錄試驗(yàn)數(shù)據(jù)； 觀察并記錄試件特征反應(yīng)（如裂縫、破壞形態(tài)、聲音、熱特征、環(huán)境特征和其他信息） 。結(jié)構(gòu)試驗(yàn)的四個(gè)階段試驗(yàn)數(shù)據(jù)分析與總結(jié)試驗(yàn)數(shù)據(jù)分析與總結(jié) 試驗(yàn)結(jié)束后，及時(shí)整理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，撰寫(xiě)試驗(yàn)報(bào)告，這一階段的工作包括： 整理試驗(yàn)結(jié)果； 判斷異常數(shù)據(jù)； 繪制試驗(yàn)曲線、圖表； 分析試驗(yàn)誤差； 分析并總結(jié)試驗(yàn)現(xiàn)象。結(jié)構(gòu)試驗(yàn)設(shè)計(jì)的基本原則工程結(jié)構(gòu)工程結(jié)構(gòu)一個(gè)系統(tǒng)一個(gè)系

3、統(tǒng)看成看成 給定輸入給定輸入 并在規(guī)定的環(huán)并在規(guī)定的環(huán)境條件下運(yùn)行境條件下運(yùn)行考察系統(tǒng)輸出考察系統(tǒng)輸出確定系統(tǒng)模型確定系統(tǒng)模型確確定定系系統(tǒng)統(tǒng)參參數(shù)數(shù)結(jié)構(gòu)試驗(yàn)設(shè)計(jì)的基本原則原則一：原則一： 真實(shí)模擬結(jié)構(gòu)所處的環(huán)境和所受到的荷載真實(shí)模擬結(jié)構(gòu)所處的環(huán)境和所受到的荷載地震？ 風(fēng)荷載？火？ 梁?jiǎn)卧獎(jiǎng)偙刍蜻B接單元簡(jiǎn)支梁的邊界條件對(duì)于動(dòng)力性能影響很大結(jié)構(gòu)試驗(yàn)設(shè)計(jì)的基本原則結(jié)構(gòu)試驗(yàn)設(shè)計(jì)的基本原則原則二：原則二： 消除次要因素的影響消除次要因素的影響結(jié)構(gòu)試驗(yàn)設(shè)計(jì)的基本原則例1：鋼筋混凝土受彎構(gòu)件長(zhǎng)期荷載試驗(yàn)，研究徐變，消除收縮的影響，宜恒溫恒濕條件下進(jìn)行。例2：鋼筋混凝土梁的剪切和彎曲破壞，研究受彎性能，需足

4、夠的箍筋抗剪，研究抗剪性能，需足夠的縱筋抗彎。例3：地震模擬振動(dòng)臺(tái)試驗(yàn)，縮尺模型的骨料粒徑與普通混凝土相差很大，研究主要性能。結(jié)構(gòu)試驗(yàn)設(shè)計(jì)的基本原則柱試件水平加載器地腳螺栓反力架反力架反力架豎向加載器結(jié)構(gòu)試驗(yàn)設(shè)計(jì)的基本原則原則三：原則三： 將結(jié)構(gòu)反應(yīng)視為隨機(jī)變量將結(jié)構(gòu)反應(yīng)視為隨機(jī)變量結(jié)構(gòu)試驗(yàn)的結(jié)果不但具有隨機(jī)性，而且具有模糊性。0.240.51.01.52.000.440.71.02.03.04.0Vcs/( ftbh0)fsv/ ftsv=1.5=1.5=3有腹筋梁受剪承載力試驗(yàn)結(jié)果有腹筋梁受剪承載力試驗(yàn)結(jié)果結(jié)構(gòu)試驗(yàn)設(shè)計(jì)的基本原則原則四：原則四： 合理選擇試驗(yàn)參數(shù)合理選擇試驗(yàn)參數(shù) 結(jié)構(gòu)試驗(yàn)中

5、，試驗(yàn)方案有很多參數(shù)，參數(shù)決定了試驗(yàn)結(jié)構(gòu)的性能，科研性試驗(yàn)需要根據(jù)各參數(shù)構(gòu)成的因子數(shù)和水平數(shù)決定試件數(shù)目。 每個(gè)選定因子安排若干不同狀態(tài)試驗(yàn)點(diǎn)，叫因子水平數(shù)。正交試驗(yàn)設(shè)計(jì)方法 正交試驗(yàn)設(shè)計(jì)法，正交試驗(yàn)設(shè)計(jì)是研究多因素多水平的一種設(shè)計(jì)方法，它是根據(jù)正交性從全面試驗(yàn)中挑選出部分有代表性的點(diǎn)進(jìn)行試驗(yàn)，這些有代表性的點(diǎn)具備了“均勻分散，齊整可比”的特點(diǎn)，是一種高效率、快速、經(jīng)濟(jì)的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)方法。 正交試驗(yàn)設(shè)計(jì)法主要是使用正交表這一工具來(lái)進(jìn)行整體設(shè)計(jì)，綜合比較，妥善解決各因素和水平數(shù)相互組合可能參與的影響，和所需試件數(shù)與實(shí)際可行試驗(yàn)構(gòu)件數(shù)之間的矛盾，解決實(shí)際所作少量試驗(yàn)與全面掌握內(nèi)在規(guī)律之間的矛盾。正交試

6、驗(yàn)設(shè)計(jì)方法 3因素3水平的全面試驗(yàn)水平組合數(shù)為3327，4因素3水平的全面試驗(yàn)水平組合數(shù)為3481 ， 5因素3水平的全面試驗(yàn)水平組合數(shù)為35243，這在科學(xué)試驗(yàn)中有時(shí)是做不到的。正交試驗(yàn)設(shè)計(jì)方法 正交試驗(yàn)就是從優(yōu)選區(qū)全面試驗(yàn)點(diǎn)（水平組合）中挑選出有代表性的部分試驗(yàn)點(diǎn)（水平組合）來(lái)進(jìn)行試驗(yàn)。上圖中標(biāo)有試驗(yàn)號(hào)的9個(gè)點(diǎn)，就是利用正交表L9（34）從27個(gè)試驗(yàn)點(diǎn)中挑選出來(lái)的9個(gè)試驗(yàn)點(diǎn)。即： （1）A1B1C1 （2） A2B1C2 (3) A3B1C3 （4）A1B2C2 （5） A2B2C3 (6) A3B2C1 （7）A1B3C3 （8） A2B3C1 (9) A3B3C2正交試驗(yàn)設(shè)計(jì)方法 上述

7、選擇，保證了A因素的每個(gè)水平與B因素、C因素的各個(gè)水平在試驗(yàn)中各搭配一次。對(duì)于A、B、C3個(gè)因素來(lái)說(shuō)，是在27個(gè)全面試驗(yàn)點(diǎn)中選擇9個(gè)試驗(yàn)點(diǎn)，僅是全面試驗(yàn)的1/3。從圖中可以看到：9個(gè)試驗(yàn)點(diǎn)在優(yōu)選區(qū)中分布是均衡的，在立方體的每個(gè)面上，都恰是3個(gè)試驗(yàn)點(diǎn)；在立方體的每條線上也恰有1個(gè)試驗(yàn)點(diǎn)。 9個(gè)試驗(yàn)點(diǎn)均衡地分布于整個(gè)立方體內(nèi)，有很強(qiáng)的代表性，能夠比較全面地反映優(yōu)選區(qū)內(nèi)的基本情況。正交試驗(yàn)設(shè)計(jì)方法正交試驗(yàn)設(shè)計(jì)表格通過(guò)正交設(shè)計(jì)原來(lái)需要81個(gè)試件可以綜合為9個(gè)試件。正交試驗(yàn)設(shè)計(jì)表格正交試驗(yàn)設(shè)計(jì)表格正交試驗(yàn)設(shè)計(jì)表格正交試驗(yàn)設(shè)計(jì)表格正交試驗(yàn)設(shè)計(jì)表格正交試驗(yàn)設(shè)計(jì)表格正交試驗(yàn)設(shè)計(jì)表格正交試驗(yàn)設(shè)計(jì)表格正交試驗(yàn)設(shè)計(jì)表格正交試驗(yàn)設(shè)計(jì)表格正交試驗(yàn)設(shè)計(jì)表格原則五：原則五： 統(tǒng)一測(cè)試方法和評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)統(tǒng)一測(cè)試方法和評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)鑒定性結(jié)構(gòu)試驗(yàn)中，試驗(yàn)對(duì)象和試驗(yàn)方法依規(guī)范而行。研究性結(jié)構(gòu)試驗(yàn)中，需要對(duì)試驗(yàn)方法有所規(guī)定。如裂縫、壓彎構(gòu)件原則六：降低試驗(yàn)成本和提高試驗(yàn)效率原則六：降低試驗(yàn)成本和提高試驗(yàn)效率根據(jù)試驗(yàn)?zāi)康膩?lái)選擇有關(guān)試驗(yàn)參數(shù)和試驗(yàn)儀表。提高精度會(huì)增加試驗(yàn)成本降低試驗(yàn)效率。結(jié)構(gòu)試驗(yàn)設(shè)計(jì)的基本原則測(cè)試技術(shù)的基本原理傳感